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基于A＊算法的空间机械臂避障路径规划 被引量：116
1
作者 贾庆轩 陈钢 +1 位作者 孙汉旭 郑双奇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第13期109-115,共7页
针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞... 针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求解空间机械臂的无碰撞自由工作空间。在此基础上,利用A*算法在空间机械臂的自由工作空间进行无碰撞路径搜索,实现了空间机械臂的避障路径规划。通过仿真试验验证了基于A*算法的空间机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 空间机械臂 避障路径规划 A＊算法
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9-DOF超冗余机器人轨迹规划优化算法 被引量：12
2
作者 贾庆轩 褚明 +1 位作者 孙汉旭 洪磊 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期20-25,共6页
以太空舱内机器人系统9-自由度(DOF)超冗余模块机器人为研究对象,以避关节极限作为优化指标,考虑容错性能,利用微分运动的方法,分别提出了适于计算机迭代计算的冗余机器人在笛卡儿空间进行手爪姿态可变时的直线轨迹优化算法和手爪经过... 以太空舱内机器人系统9-自由度(DOF)超冗余模块机器人为研究对象,以避关节极限作为优化指标,考虑容错性能,利用微分运动的方法,分别提出了适于计算机迭代计算的冗余机器人在笛卡儿空间进行手爪姿态可变时的直线轨迹优化算法和手爪经过空间中任意不共线3点决定的平面内的圆弧轨迹优化算法.在优化算法的验证实验中,实现了利用冗余机器人完成直线轨迹拉抽屉、抓棒料和圆弧轨迹开厨门等动作. 展开更多
关键词 超冗余 避关节极限 容错 轨迹规划 优化
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多目标融合的冗余空间机械臂碰前轨迹优化 被引量：11
3
作者 贾庆轩 张龙 +1 位作者 陈钢 孙汉旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期639-647,共9页
面向在轨对接与装配任务,提出了多目标融合的冗余度空间机械臂碰前轨迹优化方法。通过分析任务特点,阐述了空间机械臂碰前的多重任务目标。针对由空间机械臂连续轨迹跟踪、碰撞姿态控制及碰撞冲量幅值优化三个目标组成的第一类任务,通... 面向在轨对接与装配任务,提出了多目标融合的冗余度空间机械臂碰前轨迹优化方法。通过分析任务特点,阐述了空间机械臂碰前的多重任务目标。针对由空间机械臂连续轨迹跟踪、碰撞姿态控制及碰撞冲量幅值优化三个目标组成的第一类任务,通过设置任务优先级融合多目标并采用基于主任务零空间的方法实现对碰前轨迹的优化;而对由空间机械臂点到点规划、碰撞姿态控制及碰撞冲量幅值优化三个目标组成的第二类任务,通过设置任务权重将多目标融合并采用遗传算法对碰前轨迹进行优化。以典型七自由度机械臂为例开展仿真实验,验证了提出的轨迹优化方法的有效性。 展开更多
关键词 空间机械臂 碰前轨迹优化 主任务零空间 遗传算法
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基于多层映射模型的空间机械臂运动可靠性影响因素灵敏度分析 被引量：6
4
作者 贾庆轩 李彤 +2 位作者 陈钢 孙汉旭 张健 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期10-19,共10页
面向空间机械臂在轨操作任务的高可靠性需求,基于运动可靠性影响因素多层映射模型开展灵敏度分析,为空间机械臂任务规划和控制决策制定提供理论依据。综合考虑空间机械臂几何参数、控制变量和柔性因素对运动可靠性的影响,建立运动可靠... 面向空间机械臂在轨操作任务的高可靠性需求,基于运动可靠性影响因素多层映射模型开展灵敏度分析,为空间机械臂任务规划和控制决策制定提供理论依据。综合考虑空间机械臂几何参数、控制变量和柔性因素对运动可靠性的影响,建立运动可靠性影响因素的多层映射模型,实现各因素耦合关系和对运动可靠性递推关系的表征;以此为基础,融入在轨任务约束构造极限状态函数,引入非线性响应面方法实现灵敏度的快速求解,在避免传统方法中多维积分连续偏导问题的同时满足了在轨实时应用需求。通过仿真试验,实现了对各类运动可靠性因素的灵敏度求解,验证了多层映射模型的准确性和非线性响应面方法对求解运动可靠性灵敏度的有效性,并对灵敏度在任务周期内的时变性进行了探讨。 展开更多
关键词 运动可靠性 空间机械臂 多层映射模型 灵敏度 响应面法
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高临场感多投影面虚拟环境系统的设计与实现 被引量：12
5
作者 贾庆轩 宋荆洲 +2 位作者 孙汉旭 高欣 姚福生 《中国工程科学》 2006年第8期33-38,55,共7页
给出了高临场感多投影面虚拟环境系统的体系结构,研究了系统构建中的立体显示、图形分割、画面同步、几何校正、颜色校正等关键问题;采用基于联网PC驱动的技术、利用中低端的投影机和低性能网络设备,构建了一个五通道的220度宽视场角多... 给出了高临场感多投影面虚拟环境系统的体系结构,研究了系统构建中的立体显示、图形分割、画面同步、几何校正、颜色校正等关键问题;采用基于联网PC驱动的技术、利用中低端的投影机和低性能网络设备,构建了一个五通道的220度宽视场角多投影面虚拟环境应用验证系统,获得了良好的画面整体一致性效果和高度的沉浸感。 展开更多
关键词 多投影面 画面同步 立体显示 几何校正 颜色校正
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多投影面显示系统亮度均衡的实现 被引量：5
6
作者 贾庆轩 阮瑞卿 +2 位作者 孙汉旭 宋荆洲 张号 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期478-482,共5页
由多个投影面形成的大屏幕显示系统存在诸如不同的投影机之间的亮度响应不一致、拼接重叠区的高亮带以及同一个投影面内的亮度差异等亮度不平衡的问题。针对这些问题,分别采用了直接逼近、二次曲线衰减及μ比例修正算法和相应的实现方法... 由多个投影面形成的大屏幕显示系统存在诸如不同的投影机之间的亮度响应不一致、拼接重叠区的高亮带以及同一个投影面内的亮度差异等亮度不平衡的问题。针对这些问题,分别采用了直接逼近、二次曲线衰减及μ比例修正算法和相应的实现方法,对这类显示系统的投影面间的亮度匹配、边缘融合以及投影面内的亮度均衡进行实现,并提出亮度偏差对均衡效果进行衡量。 展开更多
关键词 多投影显示 亮度匹配 边缘融合 亮度均衡 亮度偏差
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抗去同步化的轻量级RFID双向认证协议 被引量：4
7
作者 贾庆轩 陈鹏 +3 位作者 高欣 韦凌云 王鑫 赵兵 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期2149-2156,共8页
针对低成本RFID应用中轻量级认证协议的安全性进行研究,提出一种组合型去同步化攻击方法,该类攻击不用篡改任何协议消息,仅通过拦截、窃听、重放等攻击手段的顺序组合就能导致后台数据库/标签的共享密钥失去同步;设计一种轻量级抗去同... 针对低成本RFID应用中轻量级认证协议的安全性进行研究,提出一种组合型去同步化攻击方法,该类攻击不用篡改任何协议消息,仅通过拦截、窃听、重放等攻击手段的顺序组合就能导致后台数据库/标签的共享密钥失去同步;设计一种轻量级抗去同步化的RFID双向认证协议,并利用形式化工具CPN Tools模拟运行该协议,该协议可以达到预期状态空间;与同类RFID协议相比,该协议在满足一般隐私安全属性的同时,还能有效抵抗来自恶意阅读器的组合型去同步化攻击,同时能有效减少RFID系统的计算开销,弥补原始协议的不足,更适合低成本RFID系统应用的隐私安全需求。 展开更多
关键词 射频识别技术 RFID双向认证协议 CPN形式化分析 去同步化攻击 隐私安全性
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基于投影仪-相机系统的多投影颜色校正技术 被引量：3
8
作者 贾庆轩 徐卉 +2 位作者 宋荆洲 高欣 孙汉旭 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1005-1013,共9页
为了消除多投影大屏幕显示系统的颜色差异对虚拟现实系统仿真环境沉浸感和真实感的影响,提出了一种基于投影仪-相机系统的颜色校正优化方法,综合考虑校正系统中相机和投影仪的非线性影响。针对以往算法中忽略相机影响的问题,提出基于Pe... 为了消除多投影大屏幕显示系统的颜色差异对虚拟现实系统仿真环境沉浸感和真实感的影响,提出了一种基于投影仪-相机系统的颜色校正优化方法,综合考虑校正系统中相机和投影仪的非线性影响。针对以往算法中忽略相机影响的问题,提出基于Pedro图像分割的高动态范围图像合成优化算法,引入新的权重函数,建立相机输入输出像素映射关系;结合相机的非线性响应关系,利用YUV与RGB色彩空间的转换模型结合函数逼近的方法对投影仪亮度和色度同时校正,生成投影仪颜色查找表,并利用着色语言实现颜色校正的GPU渲染。最后以三通道环形多投影屏幕为实验平台验证本算法的有效性。 展开更多
关键词 多投影虚拟环境系统 投影仪 相机系统 颜色校正 高动态范围图像 YUV色彩空间
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基于等效质量的太空机械臂多体系统碰撞分析 被引量：4
9
作者 贾庆轩 张龙 +1 位作者 陈钢 孙汉旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1356-1362,共7页
从等效质量角度出发,针对不同的操作环境,提出多体系统离散碰撞动力学建模及连续碰撞动力学建模方法,并分析碰撞对系统造成的影响。首先,由系统动力学方程及能量方程推导出太空机械臂末端等效质量,在此基础上,针对刚/柔环境,分别建立多... 从等效质量角度出发,针对不同的操作环境,提出多体系统离散碰撞动力学建模及连续碰撞动力学建模方法,并分析碰撞对系统造成的影响。首先,由系统动力学方程及能量方程推导出太空机械臂末端等效质量,在此基础上,针对刚/柔环境,分别建立多体系统离散碰撞动力学模型和连续碰撞动力学模型,并针对七种连续碰撞模型提出选取标准,以便更真实地模拟实际碰撞过程。最后,以典型的太空七自由度机械臂为例开展仿真试验,两种方法的对比结果校验了该算法的正确性。 展开更多
关键词 太空机械臂 等效质量 多体系统 碰撞动力学
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空间机械臂关节积分反演滑模控制研究 被引量：4
10
作者 贾庆轩 张晓东 +1 位作者 李梅峰 褚明 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期3014-3016,3021,共4页
针对受到不确定因素影响的空间机械臂关节,设计积分反演(backstepping)滑模控制器进行了精确轨迹控制研究,在反演镇定函数中综合积分项,进一步消除了轨迹跟踪稳态误差;针对难以确定滑模控制系统中不确定因素上界的问题,采用了GRBF(gener... 针对受到不确定因素影响的空间机械臂关节,设计积分反演(backstepping)滑模控制器进行了精确轨迹控制研究,在反演镇定函数中综合积分项,进一步消除了轨迹跟踪稳态误差;针对难以确定滑模控制系统中不确定因素上界的问题,采用了GRBF(general radial basis function)网络在线估计不确定性上界值,并且推导了网络权值的自适应律,基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性和对误差的收敛性。仿真结果表明,该方法提高了机械臂关节轨迹跟踪性能,提高了对于参数摄动和外界干扰等因素的鲁棒性。 展开更多
关键词 机械臂关节 反演 滑模控制 GRBF网络
原文传递
双冗余度机器人的避碰运动规划方法研究 被引量：6
11
作者 贾庆轩 战强 孙汉旭 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期349-352,共4页
对双冗余度机器人的避碰运动规划进行了研究分析 ,发展和改进了一种基于距离函数的冗余度机器人避碰方法 。
关键词 规划 避碰 冗余度机器人
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考虑关节限位的冗余度机器人重复性路径规划研究 被引量：3
12
作者 贾庆轩 吴楚锋 +1 位作者 陈钢 孙汉旭 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期476-483,共8页
针对冗余度机器人末端执行封闭轨迹任务时关节角度漂移问题,提出了一种考虑关节限位的重复性路径规划方法。基于梯度投影法,提出重复运动优化算子,并将其引入到冗余度机器人伪逆运动方程中,实现冗余度机器人无漂移重复运动;通过设计平... 针对冗余度机器人末端执行封闭轨迹任务时关节角度漂移问题,提出了一种考虑关节限位的重复性路径规划方法。基于梯度投影法,提出重复运动优化算子,并将其引入到冗余度机器人伪逆运动方程中,实现冗余度机器人无漂移重复运动;通过设计平滑因子,提出了改进的回避关节极限方法,并将该方法融入到机器人重复运动规划方程中,实现了考虑关节限位的重复性路径规划。利用数值仿真实验,与现有的相关方法进行比较,验证了提出算法的正确性和有效性;通过8自由度机器人平台验证了考虑关节限位的重复性路径规划方法的实用性。 展开更多
关键词 冗余度机器人 梯度投影法 重复运动算子 关节极限
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健身车人机交互系统的研究与实现 被引量：2
13
作者 贾庆轩 孙汉旭 +1 位作者 李峰 阮瑞卿 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期83-87,共5页
在分析交互信息的种类和传输方式的基础上,研究了交互系统的结构、综合运用力反馈技术、传感器技术、DSP控制技术、碰撞检测技术、多通道交互技术,实现了人在虚拟环境中的漫游,增强了人机交互的真实感,提出了一种实现虚拟现实技术与人... 在分析交互信息的种类和传输方式的基础上,研究了交互系统的结构、综合运用力反馈技术、传感器技术、DSP控制技术、碰撞检测技术、多通道交互技术,实现了人在虚拟环境中的漫游,增强了人机交互的真实感,提出了一种实现虚拟现实技术与人机交互技术相结合的新方案. 展开更多
关键词 虚拟现实 人机交互 仿真器 碰撞检测
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空间机械臂关节失效瞬时力矩突变抑制 被引量：2
14
作者 贾庆轩 袁博楠 +1 位作者 陈钢 刘鑫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1209-1220,共12页
针对空间机械臂执行负载操作任务突发关节失效引起的关节负载补偿力矩突变问题,建立了关节负载补偿力矩突变优化模型及求解方法。首先分析关节负载补偿力矩突变原因,以故障瞬间力矩突变量最小为目标,考虑突发关节故障,建立关节负载补偿... 针对空间机械臂执行负载操作任务突发关节失效引起的关节负载补偿力矩突变问题,建立了关节负载补偿力矩突变优化模型及求解方法。首先分析关节负载补偿力矩突变原因,以故障瞬间力矩突变量最小为目标,考虑突发关节故障,建立关节负载补偿力矩突变优化模型;其次构造含有抑制系数及静力学可操作度梯度的关节力矩修正项,并构造最优抑制系数函数,求解关节力矩突变优化问题;最后通过仿真对关节负载补偿力矩突变优化方法的正确性和有效性展开验证。结果表明:通过搜索最优抑制系数,突发关节失效引起的关节负载补偿力矩突变可被有效抑制,平均抑制率高达89. 26%,且末端操作力精度不受影响,保证了空间机械臂负载操作任务安全可靠完成。 展开更多
关键词 空间机械臂 负载操作 关节失效 关节力矩突变抑制
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面向机器人遥操作的预测图形仿真技术 被引量：3
15
作者 贾庆轩 高欣 +1 位作者 孙汉旭 宋荆洲 《航空制造技术》 2011年第7期60-63,共4页
通过网络来模拟通信时延,采用预测图形仿真的控制方法来克服时延的影响,为了克服建模误差和提高遥操作的效率,将现场返回的视频图像和预测的仿真模型进行动态的融合,实现了基于增强现实的机器人遥操作系统。
关键词 遥操作机器人 预测仿真 增强现实 虚实遮挡 时延 收时 图形仿真 遥操作系统
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玉米收获机与拖拉机前置式配套机组分析 被引量：3
16
作者 贾庆轩 王修桂 +2 位作者 董锋 李经懿 耿端阳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期122-124,共3页
引言玉米收获机械化及玉米秸秆切碎还田机械化，是农业生产中亟待解决的问题。当前我国１４．７～４４．１ｋＷ轮式拖拉机在农村的拥有量大，其中上海５０型轮式拖拉机最为普及。如何在农业生产中发挥其作用，一机多用，降低作业成本，... 引言玉米收获机械化及玉米秸秆切碎还田机械化，是农业生产中亟待解决的问题。当前我国１４．７～４４．１ｋＷ轮式拖拉机在农村的拥有量大，其中上海５０型轮式拖拉机最为普及。如何在农业生产中发挥其作用，一机多用，降低作业成本，是摆在农机工作者面前的一项紧迫任务... 展开更多
关键词 玉米收获机 收获机 拖拉机 前置式配套机组
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并联微动机器人的研究现状 被引量：4
17
作者 贾庆轩 魏秋霜 +1 位作者 孙汉旭 李端玲 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第6期98-102,共5页
阐述了微/纳米技术的发展对微动机器人进行研究的意义,分析了国内外微动机器人尤其是并联微动机器人的研究现状.对并联机器人的机构类型、运动学性能、静力学和静刚度性能、动力学、精度、运动学标定以及微动机器人的系统检测和测试进... 阐述了微/纳米技术的发展对微动机器人进行研究的意义,分析了国内外微动机器人尤其是并联微动机器人的研究现状.对并联机器人的机构类型、运动学性能、静力学和静刚度性能、动力学、精度、运动学标定以及微动机器人的系统检测和测试进行了分析研究.提出了进一步研究的内容和任务,得出了新型结构并联微动机器人系统开发的研究方法和技术路线. 展开更多
关键词 并联微动机器人 研究现状 纳米技术 微电子机械系统 运动学性能 机构类型
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基于扩张状态观测器的柔性关节动态曲面控制 被引量：1
18
作者 贾庆轩 黄飞杰 +1 位作者 褚明 孙汉旭 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期819-826,共8页
针对柔性关节高精度轨迹跟踪问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的动态曲面控制(DSC)算法。该算法采用ESO对系统的状态及不确定项进行观测并反馈补偿,通过设计Lyapunov稳定意义下的DSC鲁棒控制器来消除系统不确定性的影响。该算法... 针对柔性关节高精度轨迹跟踪问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的动态曲面控制(DSC)算法。该算法采用ESO对系统的状态及不确定项进行观测并反馈补偿,通过设计Lyapunov稳定意义下的DSC鲁棒控制器来消除系统不确定性的影响。该算法不但无需测量关节角速度,而且避免了常规反演控制算法的"计算膨胀"问题,降低了控制器的复杂度。稳定性分析证明了该算法的误差有界性及收敛性。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 柔性关节 扩张状态观测器（ESO） 动态曲面控制（DSC） 鲁棒性
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漂浮基空间柔性机械臂在轨捕获碰撞分析 被引量：1
19
作者 贾庆轩 洪训超 +1 位作者 陈钢 张龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期187-195,共9页
针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模... 针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题,提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先,运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型;然后,以赫兹阻尼模型模拟软接触碰撞过程,结合拉格朗日方程建立了系统碰撞动力学方程,并推导了关节处于自由和完全受控两种状态时在末端激励下系统的响应方程;最后,通过数值仿真实验分析了机械臂关节处于特定状态下,在末端与目标物产生碰撞接触时漂浮基空间柔性机械臂的响应。数值仿真结果表明空间柔性机械臂在执行在轨捕获任务时,由于接触碰撞产生的碰撞力可能会很大,关节承受力矩甚至可能超过其物理承受极限,同时由于碰撞冲击产生的臂杆位于运动平面内和垂直于运动平面的柔性变形大小相当,在研究柔性机械臂的碰撞响应时应当同时考虑。 展开更多
关键词 空间柔性机械臂 悬臂梁 假设模态法 连续碰撞力模型 振动分析
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基于旋量理论的一种分支型模块化机器人运动学建模研究 被引量：4
20
作者 贾庆轩 左仲海 +1 位作者 陈钢 孙汉旭 《机械制造》 2015年第2期14-16,共3页
对机器人进行运动学建模是轨迹规划与任务控制的基础。介绍了基于旋量理论的正运动学建模方法,并基于此方法针对分支型模块化机器人进行了运动学建模。相比于D-H法,旋量方法更加直观、简洁。利用仿真实例验证了算法的正确性,结果表明,... 对机器人进行运动学建模是轨迹规划与任务控制的基础。介绍了基于旋量理论的正运动学建模方法,并基于此方法针对分支型模块化机器人进行了运动学建模。相比于D-H法,旋量方法更加直观、简洁。利用仿真实例验证了算法的正确性,结果表明,旋量理论可以有效地应用于分支型模块化机器人的运动学建模。 展开更多
关键词 分支型模块化机器人 运动学 旋量理论
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